一些木材品種，如橡木和楓木，以其強度而聞名。但科學家表示，一種簡單且廉價的新工藝可以將任何型別的木材轉化為比鋼鐵甚至某些高科技鈦合金更強的材料。除了在建築物和車輛中大放異彩外，這種物質甚至可以用來製造防彈裝甲板。
木材資源豐富且成本相對較低——它真正在樹上生長。儘管數千年來，木材一直被用來建造從傢俱到房屋和大型建築的各種東西，但未經處理的木材的強度很少能與建築中使用的金屬相提並論。馬里蘭大學帕克分校的材料科學家梁兵胡表示，研究人員長期以來一直試圖提高木材的強度，特別是透過壓縮和“緻密化”木材。但是，緻密化的木材往往會變弱並彈回其原始尺寸和形狀，尤其是在潮溼的環境中。
現在，胡和他的同事表示，他們找到了一種更好的方法來緻密化木材，他們在2月7日的《自然》雜誌上報告了這一發現。他們簡單的兩步工藝首先將木材在氫氧化鈉 (NaOH) 和亞硫酸鈉 (Na2SO3) 的溶液中煮沸，這是一種類似於造紙所用木漿第一步的化學處理。胡說，這部分去除了木質素和半纖維素（有助於加強植物細胞壁的天然聚合物）——但它基本上保留了木材的纖維素（另一種天然聚合物）。
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第二步幾乎和第一步一樣簡單：壓縮處理後的木材直到其細胞壁塌陷，然後在輕輕加熱時保持該壓縮。壓力和熱量促進了大量氫原子和相鄰纖維素奈米纖維中的相鄰原子之間形成化學鍵，從而大大加強了材料。
結果令人印象深刻。胡說，該團隊的壓縮木材的密度是未處理木材的三倍，並補充說其抗撕裂性增加了10倍以上。它還可以在抗壓性方面提高約50倍，剛度提高近20倍。緻密化的木材也更硬、更耐刮擦和更耐衝擊。它可以模製成幾乎任何形狀。也許最重要的是，緻密化的木材也具有防潮性：在實驗室測試中，暴露在極端溼度下超過五天的壓縮樣品膨脹不到 10%——在隨後的測試中，胡說，簡單的塗層就完全消除了這種膨脹。
一個由緻密木材組成的五層類似膠合板的夾層結構可以擋住射入材料的模擬子彈——胡和他的同事認為這一結果可能導致低成本裝甲的出現。該材料的保護效果不如相同厚度的凱夫拉爾板——但其成本僅約為後者的5%，他指出。
加州大學聖地亞哥分校的材料化學家劉平（未參與《自然》研究）表示，該團隊的結果“似乎為一類新型輕質材料打開了大門”。汽車製造商經常試圖透過從普通鋼材轉向高強度鋼材、鋁合金或碳纖維複合材料來減輕重量——但這些材料成本高昂，而且消費者“很少能從節省的燃油中賺回這些錢”，劉說。緻密化的木材在碳纖維複合材料方面還有另一個優勢：它不需要昂貴的粘合劑，而粘合劑也可能使元件難以回收，甚至無法回收。
德國馬克斯·普朗克膠體與介面研究所的材料科學家彼得·弗拉茨爾（未參與該研究）表示，緻密化木材為天然木材過於薄弱的新設計可能性和用途提供了機會。“研究人員可以建立一種適合他們想要的設計的材料，而不是為手頭的材料建立設計”，他說，他指的是航空航天工程師熟悉的流程，他們長期以來一直致力於開發更強的合金以滿足他們的需求。
劉指出，廣泛使用緻密化木材的一個可能的障礙是工程師們擴大和加速生產工藝的能力。胡和他的團隊花了幾個小時製作了用於測試的每個咖啡桌大小的緻密木材板。但胡認為，沒有實際理由可以阻止該工藝加速或用於製造更大的元件。
儘管胡和他的團隊一直致力於提高木材的強度，但其他研究人員一直在追求更不尋常的目標——例如使其透明。由斯德哥爾摩 KTH 皇家理工學院的材料科學家拉爾斯·貝格倫德領導的一個團隊，提出了一種用木材製造窗玻璃的方法。該過程的第一步（就像胡的方法一樣）是去除木質素，木質素不僅能使木材變硬，還會產生其棕色。研究人員將不含木質素的木材注入一種稱為甲基丙烯酸甲酯 (MMA) 的聚合物，這種材料以商品名如有機玻璃和露西特而聞名。
由於 MMA 的折射率（衡量其彎曲光線的程度）與不含木質素的木材相匹配，因此光線會直接穿過注入 MMA 的複合材料，而不是在空細胞內部被反彈。這使得材料非常清晰。貝格倫德和他的團隊在兩年前的《生物大分子》中描述了他們的壯舉。巧合的是，在同一時間，胡和他的同事也在開發一種方法來使木材變得透明。
像胡和貝格倫德的研究只能增加材料科學未來發展的無限前景。在不久的將來，我們或許可以住在幾乎完全由地球上最豐富和用途最廣泛的建築材料之一製成的房屋中——從地板到椽子，從牆壁到窗戶。在車庫裡，可能有一輛汽車，其底盤和保險槓可能由緻密化木材而不是鋼鐵和塑膠製成——敲木頭保佑。
西德·珀金斯主要撰寫關於地球和行星科學、材料科學和古生物學的文章，常駐田納西州克羅斯維爾。